JP2012210733A

JP2012210733A - シート材及びその製造方法

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Publication number: JP2012210733A
Application number: JP2011076733A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Sato; 秀高佐藤; Ryoji Tanaka; 良治田中; Bungo Hoshino; 文吾星野; Takashi Oi; 隆志大井
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-11-01
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: JP5784947B2

Abstract

【課題】ポリウレタンフォームと表面材を積層したシート材の表面に凹凸模様を形成するにあたり、表面材の風合いを損ねることなく全体がふんわりとして柔らかい印象の凹凸模様を形成でき、また、表面材とポリウレタンフォーム間における必要な剥離強度が得られるようにする。
【解決手段】ポリウレタンフォーム２の表面に任意の手段で所定模様の凹凸形状を形成する一方、例えば合成皮革、人工皮革、編織物等の表皮材４の裏側にフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム５を積層した表面材３を形成し、表面材３のポリウレタンフォーム５側に火炎を当てて表面の一部を溶融させ、この溶融面とポリウレタンフォーム２の凹凸面を合わせて一対のローラ７の間を通過させ、表面材３とポリウレタンフォーム２が積層されるシート材１を成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば車両の内装材や家具等に使用される意匠性、クッション性に優れたシート材及びその製造技術に関する。

従来、例えば車両の内装材や家具等に使用されるシート材として、ポリウレタンフォームの表面に表面材を積層したようなシート材が多く用いられている。また、ポリウレタンフォームの表面に伸縮性を有する繊維基材を積層し、この一体化した積層体を部分的に熱圧縮して表面に凹凸模様を形成するような技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この際、シート材の表面に凹凸模様を形成するための手段として、フラット型のエンボス加工によると、バッチ加工となってシート材が連続したものではなく枚葉でしか生産できず、生産効率が悪いものとなる。また、連続生産可能なロータリー型のエンボス加工によって生産効率を上げようとする場合、空気層を有するポリウレタンフォームを積層したシート材の表面には凹凸模様が深く形成されないという問題があるため、シート材を、加熱したエンボスロースとヒートロールの間を通過させ、その表面に凹凸模様を形成するような技術も開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

一方、シート材の表面に凹凸模様を形成する技術として、予めスポンジ体の表面に凹凸形状を形成し、この凹凸面に沿って凹凸形状が変形しないよう伸縮自在な布地を添えて凹凸型で押圧して接着一体化するような技術も知られている（例えば、特許文献３参照。）。
また、ポリウレタンフォームの表面に凹凸形状を形成し、この凹凸形状の表面にシート状の表面材を積層して一体化するにあたり、ポリウレタンフォームの凹凸面側を加熱溶融して表面材と一体化するとともに、凹凸形状にかみ合う形状のアタッチメントを使用してフレームラミネートするような技術（例えば、特許文献４参照。）も知られている。

実公昭６１−２６０４４号公報特開２００７−２７６２８５号公報実公昭５４−３５１８２号公報特公平１−３５７３５号公報

ところが、特許文献１や特許文献２の技術のように、ポリウレタンフォームの表面に表面材を積層した後、一体化した積層体を部分的に熱圧縮してシート材表面に凹凸模様を形成する場合、凹凸模様を形成するために高温でプレスする必要が生じるとともに、表面材の熱プレスした箇所に毛倒れや艶が生じたりして、特に柔らかい表面材を用いた場合などに風合いを損ねるという問題があった。また、このような熱プレスを行うと、シート材表面には、比較的明瞭な凹凸模様が形成され、凹凸模様の輪郭がぼんやりして全体がふんわりとした柔らかい印象を与える凹凸模様を成形できないという問題もあった。

また、特許文献３の技術のように、スポンジ体の凹凸形状に倣った凹凸型を設け、接着一体化するような方法は、スポンジ体の凹凸形状に対応してそれぞれ別個の凹凸型を設けなければならず、位置合わせが容易ではなく、手間がかかると同時に設備費用が嵩むという問題があった。更に、特許文献４の技術のように、フレームラミネートする場合、フレームラミネートそのものは、ワークを連続的に流動させながら製造できるため生産効率の向上が図れるものの、アタッチメントの補助を必要とするため、ポリウレタンフォームの凹凸形状に合わせてそれぞれ専用のアタッチメントを準備する必要があり、また、ポリウレタンフォームの凹凸面側を加熱溶融しているため、特に凹部内にバーナーの火が届きにくく、溶融ムラを生じて表面材とポリウレタンフォームの剥離強度が不十分になるという問題があった。

そこで本発明は、ポリウレタンフォームと表面材を積層した積層体の表面に凹凸模様を形成するにあたり、表面材の風合いを損ねることなく全体がふんわりとして柔らかい印象の凹凸模様を形成することができ、また、生産効率のよいフレームラミネートを採用しながらも、ポリウレタンフォームの凹凸形状に合わせたアタッチメントなどの補助手段を必要とせず、しかも、表面材とポリウレタンフォームの剥離強度も十分満足するようなシート材を得ること、およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、表面に凹凸形状が形成されたポリウレタンフォームの表面に、表面材が積層されたシート材から構成され、前記表面材が、表皮材にフレームラミネート可能なポリウレタンフォームが積層されたものであり、ポリウレタンフォーム表面の凹凸形状を、凸部と凸部の中心間隔ａが２５〜６０ｍｍで、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差ｂ（高低差）を中心間隔ａの１／１０〜１／３にするとともに、前記シート材として、表面材のフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム側に火炎を当てるフレームラミネートによって、表面材をポリウレタンフォームの凹凸面に積層するようにした。

ここで、本発明者らは、既に凹凸形状が形成されたポリウレタンフォームの凹凸面に表面材をフレームラミネートで積層するにあたり、ポリウレタンフォームと表面材との間の必要な剥離強度を得、しかもシート材表面に形成される凹凸模様の輪郭がぼんやりし全体がふんわりとして柔らかい印象の意匠にするためには、ポリウレタンフォームの凹凸形状が一番大きなポイントであると着目し、凸部と凸部の間隔や、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差（高低差）を色々変化させて多数の剥離試験とデザイン性の評価を行った。
この結果、凸部と凸部の中心間隔ａが２５〜６０ｍｍで、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差ｂ（高低差）を中心間隔ａの１／１０〜１／３にした場合には必要な剥離強度が得られ、しかも、表面材の風合いを残したままで、シート材の表面に形成された凹凸模様の輪郭がぼんやりしてふんわりとして柔らかい印象のデザインになることが判明した。

なお、表面材としては、例えば定荷重伸び率１０％以上の表皮材（合成皮革、人工皮革、織物、編物、毛織物など）とフレームラミネート可能なポリウレタンフォームを積層したものが使用可能である。表皮材の定荷重伸び率が１０％未満であると、例えばポリウレタンフォームに形成された凹部等における表面材の追随性が悪くなり、同部での接着性が悪くなったり、シワが発生したりするようになるが、定荷重伸び率が１０％以上であれば、そのような不具合がない。
ここで、定荷重伸び率とは、幅５０ｍｍの試験片の上部を固定し、つかみ間隔を１００ｍｍとして、下部に２９．４Ｎの荷重を５分間かけた後に測定したつかみ間隔の、初期のつかみ間隔に対する伸び率を測定したものである。
また、ポリウレタンフォームの表面に凹凸形状を形成する方法としては、いわゆるプロファイル加工で成形したものでも、また二次元カッターによって成形したものでもよく、その他の手段で成形したものでもよい。

また、上記のようなシート材を製造する方法にあっては、ポリウレタンフォームの表面に、凸部と凸部の中心間隔ａが２５〜６０ｍｍで、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差ｂ（高低差）が中心間隔ａの１／１０〜１／３の凹凸形状を形成する工程と、表皮材に対してフレームラミネート可能なポリウレタンフォームを積層することで表面材を形成する工程と、この表面材のフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム側に火炎を当てることで該フォームの表面の一部を溶融させる工程と、この表面材の溶融面と前記ポリウレタンフォームの凹凸面とを合わせてロールで圧着することにより表面材をポリウレタンフォームに積層する工程から構成するようにした。

このように、ポリウレタンフォームの表面に、凸部と凸部の中心間隔ａが２５〜６０ｍｍで、凸部と凹部の高低差ｂが中心間隔ａの１／１０〜１／３の凹凸形状を形成し、この凹凸面の上から表面材をフレームラミネートで積層することにより、生産効率がよくなるとともに、必要な剥離強度が得られ、しかも、表面材の風合いを残したままで、シート材の表面に形成された凹凸模様の輪郭がぼんやりしてふんわりとした柔らかい印象のデザインになる。
また、フレームラミネートする際、凹凸のない表面材のフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム側に火炎を当てることにより、溶融ムラが生じにくくなり、剥離強度を高めることができる。

ポリウレタンフォームの表面に所定模様の凹凸形状を形成し、その上に表皮材とフレームラミネート可能なポリウレタンフォームを積層してなる表面材をフレームラミネートで積層することにより、シート材表面には、表面材の風合いを損ねることなく全体がふんわりとして柔らかい印象の凹凸模様を形成することができ、また、表面材とポリウレタンフォームの剥離強度も十分満足するようなシート材を得ることができる。
また、表面材をフレームラミネートにより積層することで連続生産が可能となるために、生産効率を高めることができる。

本発明に係るシート材の成形方法の説明図である。本発明に係るシート材の説明図である。本発明に係るポリウレタンフォームの凹凸形状の説明図である。積層一体化物に対しエンボス加工等で凹凸模様を形成した場合の一例を示す説明図である。

本発明は、ポリウレタンフォームと表面材を積層した積層体の表面に凹凸模様を形成するにあたり、表面材が表皮材とフレームラミネート可能なポリウレタンフォームを積層したものであって、表皮材の風合いを損ねることなく全体がふんわりとして柔らかい印象の凹凸模様を形成することができ、また、表面材とポリウレタンフォームの剥離強度も十分満足するようなシート材およびその製造方法を提供できるものであり、ポリウレタンフォームの表面に所定模様の凹凸形状を形成した後、フレームラミネートにより表面材を積層することを特徴としている。

すなわち、ポリウレタンフォーム２と表面材３を積層した積層体の表面に凹凸模様を形成してシート材とする場合、積層一体化した後にエンボス加工等によって凹凸模様を形成すると、例えば、図４に示すように、凹凸模様の輪郭が明瞭となり、全体の雰囲気がふんわりと柔らかい印象の意匠を成形することができず、さらに表面材の風合いを損ねてしまい、意匠の表現の幅が制限されるという不具合があった。

そこで、本発明者らは、表面材を構成する表皮材の風合いを損ねることなく、しかも表面材とポリウレタンフォームを強固に積層し、凹凸模様の輪郭がぼんやりし全体がふんわりとして柔らかい印象の意匠にするためには、予めポリウレタンフォームの表面に凹凸形状を形成し、その後、その表面に表面材を積層することが必要であると考え、その際、ポリウレタンフォームの凹凸形状が剥離強度の点やデザイン性の点で重要なポイントになると着目した。

このため、本発明者らは、図３に示すウレタンフォーム２の表面に形成された凹凸形状において、凸部と凸部の中心間隔ａや、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差ｂや、両者の関係等を色々変化させてポリウレタンフォーム２と表面材３とを積層一体化し、剥離強度やデザイン性を試験したところ、凸部と凸部の中心間隔ａが２５〜６０ｍｍで、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差ｂ（高低差）が中心間隔ａの１／１０〜１／３の場合には、表面材３をフレームラミネートで接合した場合でも十分な剥離強度が得られ、しかもシート材表面には、凹凸模様の輪郭がぼんやりして今までにないふんわりとした柔らかい印象の意匠が得られることを見出した。また、フレームラミネートによる積層を採用することで、連続生産が可能となるために、生産効率の低下を招かないことも確認した。

そこで、このようなシート材の成形方法について、図面に基づき説明する。
まず、図３に示すように、ポリウレタンフォーム２の表面に凹凸形状を形成する。この際、この凹凸形状は、凸部と凸部の中心間隔ａを２５〜６０ｍｍにするとともに、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差ｂ（高低差）を中心間隔ａの１／１０〜１／３にする。
中心間隔ａが、２５ｍｍ未満であると、表面材３がポリウレタンフォーム２の凹凸形状に追随しにくくなり、剥離強度に劣るとともに、シート材表面にポリウレタンフォーム２の凹凸形状が表現できなくなり、６０ｍｍを超えると、意匠性に乏しくなる。
また、高低差ｂが、中心間隔ａに対して、１／１０未満であれば、凹凸感に乏しく、意匠が得られなくなり、１／３を超えれば、表面材３がポリウレタンフォーム２の凹凸形状に追随しにくくなり、十分な剥離強度が得られない。
なお、表面材３がポリウレタンフォーム２の凹凸形状に追随しにくくなるとは、特に凹部において、表面材３とポリウレタンフォーム２が接着しにくくなることであり、そのために、十分な剥離強度が得られず、また、その凹部にしわが生じてしまい、シート材表面にポリウレタンフォーム２の凹凸形状が表現できなくなり、意匠性に劣るものとなる。
そして、ポリウレタンフォーム２にこのような凹凸形状を形成する手段は、一対の凹凸型を利用して変形させたポリウレタンフォームの中間部を平面的に分断するいわゆるプロファイル加工でもよく、二次元カッターを利用して表面に凹凸形状を形成するものでもよく、その他の手段によるものでもよい。
このように、表面に凹凸形状を形成されたポリウレタンフォーム２の最大厚みとしては、１０〜３０ｍｍ程度であれば、車両の内装材や家具等に使用した際に、クッション性に優れるものとなる。

一方、表面材３を形成する。この表面材３は、例えば合成皮革や人工皮革や織物や編物や毛織物などからなる表皮材４の裏側に、フレームラミネート可能なポリウレタンフォーム５を積層したものであり、この表皮材４とポリウレタンフォーム５の積層は、接着剤ラミネートやフレームラミネート等によって積層される。
ここで、フレームラミネート可能なポリウレタンフォーム５としては、従来からフレームラミネート用として使用されているポリウレタンフォームを使用することができる。
また、積層前のフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム５の厚みとしては、１〜３．５ｍｍ程度とし、積層後のポリウレタンフォーム５の残厚を０．５〜３ｍｍとすることが好ましい。残厚が０．５ｍｍ未満だと、十分な剥離強度が得られにくく、３ｍｍを超えると、ポリウレタンフォーム２に形成された凹凸形状が表面に現れにくくなり、凹凸感が乏しく、意匠性が損なわれてしまう虞がある。

この際、表皮材４の定荷重伸び率は、１０％以上であることが望ましい。これは、定荷重伸び率が１０％未満であれば、ポリウレタンフォーム２の凹凸面に積層する際、ポリウレタンフォーム２の凹部等における表皮材４の追随性が悪くなり、同部での接着性が悪くなったり、シート材１表面の凹部にシワが発生したりするようになるからである。

そして、表面に凹凸形状が形成されたポリウレタンフォーム２と表面材３を積層するにあたり、図１に示すように、表面材３のフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム５側にバーナー等の火炎を当ててフォーム５の表面の一部を溶融させ、この表面材３の溶融面とポリウレタンフォーム２の凹凸面とを合わせて一対のロール７間を通過させ、両者を積層一体化してシート材１とする。

このような成形方法において、図２に示すような表面材３とポリウレタンフォーム２が一体化され、この際、凹凸模様の輪郭がぼんやりすることで全体の雰囲気がふんわりと柔らかい印象の意匠を有するシート材１を成形することができた。また、表面材３とポリウレタンフォーム２の剥離強度も十分満足できるものであり、表皮材４の風合いを損ねることなく、シート材表面の、特に凹部にシワ等の発生は見られなかった。

〔実施例１〜４、比較例２〜７〕
ポリウレタンフォームの表面に、表１及び２に示す中心間隔ａ及び高低差ｂを有する凹凸形状をそれぞれ連続的に形成した。また、定荷重伸び率が２０％の編物に、厚み２．５ｍｍのフレームラミネート可能なポリウレタンフォームをフレームラミネートにより積層して表面材を作成した。このとき、フレームラミネート可能なポリウレタンフォームの残厚は２ｍｍであった。
次いで、表面材とポリウレタンフォームの凹凸面とを、フレームラミネートによって積層して、シート材を得た。その際、表面材のフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム側に火炎を当てることで該フォームの表面を溶融させて、表面材の溶融面とポリウレタンフォームの凹凸面とを合せて、ロールで圧着することにより、表面材とポリウレタンフォームを積層させた。なお、得られたシート材の表面材のフレームラミネート可能なポリウレタンフォームの残厚は１．５ｍｍであった。
〔比較例１〕
ポリウレタンフォームの凹凸面に火炎を当てて、表面材とポリウレタンフォームの凹凸面とを積層させたこと以外は、上記と同様にして、シート材を得た。

実施例１〜４及び比較例１〜７で得られたシート材について、以下の評価を行った。結果を表１及び２に示す。
〔評価方法〕
（１）剥離試験
得られたシート材を幅２５ｍｍに切断したサンプル片において、表面に凹凸形状が形成されたポリウレタンフォームに対する表面材の１８０度剥離強度を測定した。
評価基準は以下の通りである。
○
剥離強度が２．０Ｎ／２５ｍｍ以上、或いはポリウレタンフォームが破断した
× 剥離強度が２．０Ｎ／２５ｍｍ未満
（２）デザイン性
評価基準は以下の通りである。
○ 表面材がポリウレタンフォームの凹凸形状に追随しており、シート材表面が、全体がふんわりとして柔らかい印象の凹凸模様を有する
× 表面材がポリウレタンフォームの凹凸形状に追随せず、シート材表面の凹部にしわが生じてしまい、意匠性に劣る、
或いは、表面材がポリウレタンフォームの凹凸形状に追随するが、凹凸感が乏しく、意匠が得られない

実施例１〜４において、凸部と凸部の中心間隔ａを２５〜６０ｍｍで、凸部と凹部の高低差ｂを中心間隔ａの１／１０〜１／３とするとともに、表面材とポリウレタンフォームをフレームラミネートで積層する際に、表面材のフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム側に火炎を当てて積層させたので、表面材がポリウレタンフォームの凹凸形状に追随し、十分な剥離強度が得られ、かつ全体がふんわりとして柔らかい印象の凹凸模様を有するシート材が得られた。

それに対し、比較例１では、ポリウレタンフォームの凹凸面に火炎を当てて表面材を積層させたものであるが、ポリウレタンフォームの凹部内に火炎が届きにくく、溶融ムラが生じてしまい、表面材とポリウレタンフォームの剥離強度が不十分となるとともに、得られたシート材の凹部にはしわが生じてしまい、意匠性にも劣るものとなった。

また、比較例２〜６において、ポリウレタンフォームの表面に形成する凹凸形状として、凸部と凸部の間隔ａが２５〜６０ｍｍ以外で、凸部と凹部の高低差ｂが中心間隔ａの１／１０〜１／３以外である場合、表面材がポリウレタンフォームの凹凸形状に追随せず、特に凹部の接着が不十分で、そこにしわが生じてしまい、剥離強度にも劣るものであったり、剥離強度は十分でも、凹凸感が乏しく、意匠性に劣るシート材となった。
この結果、本発明の有効性が確認された。

なお本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。

従来にないほんわりとした柔らかい印象の凹凸模様が形成されるため、例えば車両の内装材や家具等における広い普及が期待される。

１…シート材、２…ポリウレタンフォーム、３…表面材、４…表皮材、５…フレームラミネート可能なポリウレタンフォーム、６…バーナー等、７…ロール。

Claims

表面に凹凸形状が形成されたポリウレタンフォームの表面に、表面材が積層されたシート材であって、前記表面材が、表皮材にフレームラミネート可能なポリウレタンフォームが積層されたものであり、前記ポリウレタンフォーム表面の凹凸形状は、凸部と凸部の中心間隔ａが２５〜６０ｍｍで、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差ｂ（高低差）が中心間隔ａの１／１０〜１／３であるとともに、前記シート材は、表面材のフレームラミネート可能なポリウレタンフォーム側に火炎を当てるフレームラミネートによって、表面材がポリウレタンフォームの凹凸面に積層されたものであることを特徴とするシート材。
表面に凹凸形状が形成されたポリウレタンフォームの表面に、表面材が積層されたシート材を製造する方法であって、ポリウレタンフォームの表面に、凸部と凸部の中心間隔ａが２５〜６０ｍｍで、凸部の最大高さと凹部の最低高さの差ｂ（高低差）が中心間隔ａの１／１０〜１／３の凹凸形状を形成する工程と、表皮材に対してフレームラミネート可能なウレタンフォームを積層することで表面材を形成する工程と、この表面材のフレームラミネート可能なウレタンフォーム側に火炎を当てることで該フォームの表面の一部を溶融させる工程と、この表面材の溶融面と前記ポリウレタンフォームの凹凸面とを合わせてロールで圧着することにより表面材をポリウレタンフォームに積層する工程、を備えたことを特徴とするシート材の製造方法。